画像処理ソリューション
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Akira

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Kinectの測定例

Kinectで撮影して、DepthBuffer(距離画像データ)がどの程度の感度があるのか?気になって、簡単な測定をしてみました。
もともとDepthBufferは2048階調(11bit)を持っているのですが、今回の測定実験では、DepthBufferを11bitのままビットマップファイルに保存して、別のソフトで三次元表示をしてみました。

結果はこちら↓

Kinectでの測定例

手の部分がKinectからぎりぎり測定できる50cm離れたところで撮影しています。
指の凹凸や鼻のでっぱりが分かる感じです。

で顔の部分を拡大表示してみたのが、こちら↓

Kinectでの測定例

唇の凹凸の感じがギリギリ分かる程度なので、高さの感度的には最小4、5mmぐらいでしょうか?

ちなみに、現状ではこの三次元表示をする処理は重いし、撮影しながらの処理が出来ていなので、軽くして、テクスチャもマッピングできるようにしたいな~!


【関連記事】
Kinect購入
Kinectドライバの入手、設定方法
Kinectサンプルプログラムの実行


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C#とOpenCVの融合プログラミング

メインページOpenCV

C#からOpenCVを使いたいという要望は多いかと思いますが、そんな期待通りなタイトルのこの本。
以前にも同じ著者の書いたOpenCVで始める簡単動画プログラミングという本もあるのですが、実を言うとその本は買っていないのですが、C#を始めたばかりという事もあり、この本は買ってみました。


C#とOpenCVの融合プログラミング―ライブラリのラッパーDLLを利用する
北山 洋幸
カットシステム
売り上げランキング: 33809


まだ、斜め読みしかしていないので、外しているかもしれませんが、OpenCVからC#への流れとしては
  OpenCV→C++のラッパライブラリ→C#のクラスライブラリ→C#のフォームアプリケーション
という感じでした。

OpenCVをC#で使おうとした場合、一番問題となる部分がIplImageなどのような構造体をどうやってやりとりするか?だと思いますが、その辺の扱いにくい部分の引数の都合をC++のラッパライブラリで吸収してあげて、C#から簡単にC++のライブラリを呼び出せるようにC#のクラスライブラリを作成する。という方針でした。

本を読み進めていくと、自分なら、こういうラッパライブラリの仕様にはしないよな~と心の中でつぶやいてみたり、なるほど~と思う部分もあったりと、OpenCVをC#で使うための参考書として読むのではなく、アンマネージのライブラリをどうやってC#から使えばいいのか?という参考書として読むといいのではないのでしょうか?

ただ、個人的にOpenCVを使うだけならば、OpenCvSharpなどのOpenCVのC#ラッパライブラリを使った方が圧倒的に簡単そうです。(って、使った事が無いのですが...)

目次

第1章 C#とOpenCVことはじめ
 1.1 C#とOpenCV
 1.2 画像フリップ
 1.3 表示機能付き画像フリップ
 1.4 C#らしいフォームで画像フリップ
 1.5 ブラー処理
第2章 動 画
 2.1 動画表示
 2.2 マルチスレッド化した動画表示プログラム
第3章 OpenCV用クラス
 3.1 クラスの開発
 3.2 クラスを利用した画像処理
 3.3 クラスを利用した動画処理
第4章 応用編
 4.1 コーナー検出
 4.2 C#とOpenCVのコラボレーション
 4.3 透視投影変換
 4.4 オブジェクト除去
 4.5 クラスを利用した動画処理
 4.6 動画回転表示
 4.7 動画原画像とラプラシアン同時表示
第5章 C#とOpenCV
 5.1 色の変換
 5.2 C#とOpenCVの画像管理
 5.3 幾何学変換
 5.4 フィルタ処理やグラフィックス処理
第6章 C#とOpenCVのデータ型
 6.1 マネージプログラムとアンマネージプログラム間のデータ交換
 6.2 C#とDLLでデータを交換する具体例
 6.3 DLLから情報を返す
 6.4 文字列の受け渡し
 6.5 構造体の受け渡し
 6.6 バッファの受け渡し

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【展示会情報】国際画像機器展2010に出展します。

画像処理の展示会としては、6月の画像センシング展にならぶ大きなこの
 国際画像機器展2010
入場も無料ですので画像処理に興味のある方は、是非とも見学してみては如何でしょうか?

会期:2010.12.8(水)~10(金) AM10:00~PM5:00
会場:パシフィコ横浜


同時開催で立体Expo2010先端光テクノロジー展2010も開催されています。

また、有料ですが、画像処理の学会発表もあります。
 第20回三次元工学シンポジウムViEW2010
も開催されますが、こちらも非常に参考になると思います。

また、『コンピュータビジョン最先端ガイド3』も展示会会場で先行発売されるそうです。(通常発売は12月13日より)
アドコム・メディア(株)のブース(ブースNo.193)にて発売
【目次】
1章 バンドルアジャストメント
2章 ICPアルゴリズム
3章 Bag-of-Featuresに基づく物体認識(1) - 特定物体認識 -
4章 Bag-of-Featuresに基づく物体認識(2) - 一般物体認識 -
5章 最近傍探索の理論とアルゴリズム
6章 大規模確率場と確率的画像処理の深化と展開


で、私はというと、2日目(12月9日)の午前中に下記の展示ブースで立っている予定。
午後は展示会の見学

会社名:株式会社アバールデータ
ブースNo.133
主な出展製品:CoaXPress対応画像入力ボード、カメラリンク対応ボードなど

参考HP:http://www.j-imaging.com/company.php?company_id=2100

私の半分趣味みたいなOpenCVとカメラリンクのカメラ(工業用のカメラ)との接続サンプルも
展示していると思いますので、この顔(+メガネ)にピント来たら、お気軽に声をかけて下さい。
私の得意?範疇は画像処理やカメラ、レンズ、照明、画像入力ボード、OpenCVなど
何でもいいので、ご相談下さい。(私に分からない事は誰か捕まえてきます。)
オフ会のノリでたくさんの人とお話しできると幸いです。

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Kinectサンプルプログラムの実行

Kinectドライバの入手、設定方法のページで紹介している方法でKinectドライバをインストールし
Kinect-v14-withsourceフォルダ内のサンプルプログラムKinect-Demo.exeを実行すると、
この用なプログラムが実行されます。

Kinectサンプルプログラムの実行

左上:距離画像、右上:入力画像、左下:3D表示、右下:ログ

サンプルプログラムのキーイベント処理は以下の通りです。

◆左上の距離画像と右上の入力画像のウィンドウでのイベント
カーソルキー(矢印キー)の上下(↑、↓)Kinect本体の首ふり上下
カーソルキー(矢印キー)の左右(←、→)LEDのカラー変更

◆主に3D表示のウィンドウ(他のウィンドウでも共通のイベントもあり)
数字の『1』テクスチャ表示
数字の『2』疑似カラー表示
数字の『3』グレー表示
カーソルキー(矢印キー)の上下左右(↑、↓、←、→)表示回転
ノイズの付加の有無
スペースキー背景の有無
Escキー終了

検出距離はセンサ(Kinect)から最短50cmぐらいから、長距離側は6畳+4畳半の台所を足しても検出していて我が家の狭いアパートでは測定不能でした。

距離画像と入力画像のサイズは640×480画素で比較的速く(ストレス無く)更新されますが、左下に表示されている3D表示はOpenGLを使って表示されているのですが、更新が少し遅い感じです。

これをコンパイル済みのファイルから実行するのではなく、ソースからコンパイル、実行したい場合はKinect.slnファイルをダブルクリックし、VisualStudioを開きます。
Visual Studioのバージョンは2008のC++で作られているので、2008以降をお使い下さい。(Express Editionで大丈夫です。)

開いたソリューションを単にデバッグ実行しようとすると
Kinect、デバッグで使用する実行可能ファイル名を指定してください。
のように『デバッグで使用する実行可能ファイル名を指定してください。』と表示されてしまうので、Kinect-Demoプロジェクトを右クリックし、スタートアッププロジェクトに設定をクリックすると、デバッグ実行が可能となります。

ちなみに、KinectドライバをインストールしてDirectShowで認識してくれるのか?ダメ元で確認してみたら、淡い期待もすぐに玉砕されました。


このKinect、最初は見た目
KinectのPC利用

で、カメラが2つあるので、ステレオ法で三次元測定しているのですが、Kinectの取説に使用しているレーザーはクラス1で通常の使用では目や皮膚に害は無いと書いてある事からレーザを使っている事が分かりました。
(目の悪い私(たぶん視力0.05ぐらい)は、メガネを外してレーザのプロジェクタ部分を見ると、ちょうどピントが合ってしまうらしく、下図のような点々のパターンが裸眼状態で見えてしまうのですが、大丈夫なものか?)

よくよく見ていると、一番左側の丸い部分が、赤くもモヤモヤ光っているが、実際には目に見えない。
って事は850nmぐらいの波長を使っているのかな~と思い、レーザの先に紙を置いてデジカメで撮影してみると、こんなパターンが投影されていました。

KinectのPC利用

測定原理についてはTechOnの記事に書いてありましたが、PrimeSense社の「Light Coding」という測定方法だそうです。
この手のパターン投影系の測定方法は、一般に光沢のある部分や黒い部分の測定は苦手としているのですが、TVブラウン管の表面やビクター人形の黒くてテカテカしている耳の部分、トトロの毛がモコモコしている部分など、通常の測定方法では測定困難な部分も測定できていて、なかなか優秀な測定結果になっていると思います。

また、ところどころに大きく明るい点があったので、その点を基準として、点の歪み(三次元形状による点の位置のズレ)を検出しているのかな~?と思って、三次元測定用のカメラ(一番右側の丸い部分)を、いじわるして隠してみたりしましたが、三次元の距離がズレる事もありませんでした。
この、一見ランダムに見える点のパターンに、何か秘密があるのか?
にしても、安定的に測定できるのはなんかすごい!

さらに、Kinect2台同時に動作することも報告されています。
すると、投影パターンも重なるのに何故、測定できるのか???

このセンサ(Kinect)はゲームだけで使うのはもったいない。(ってみんな思っているでしょうけど。)
セキュリティー用としても簡単にすごい事が出来そうだし、3D地図を作る!なんて事もできそう...

いづれにしても定価15000円弱で、こんなセンサができてしまうんだから、今後、一気に応用範囲が広まるでしょうね。

あとは、センサがもっと小さくなっていってくれれば...今後を期待。

さて、勢いで買ったものの、何を作ろうっか???


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Kinectドライバの入手、設定方法

Kinectドライバの入手方法

KinectのWindows用ドライバは、どこが本家かいまいちよく分からないのですが、下記のHPより入手可能です。
http://ajaxorg.posterous.com/
http://openkinect.org/wiki/Getting_Started_Windows

2010.11.22現在ではVer14が安定版のようです。

Kinectドライバのインストール設定方法

ドライバのインストールはWindows7ではドライバの自動プラグインが起動してくれないため、Windows Vistaまでのインストール方法とWindows7では設定方法が異なります。

お使いのOSに合わせて参照して下さい。

Windows Vistaの場合

Windows 7の場合

XPは動作確認していないのですが、Vistaと同じだと思います。

Kinectドライバのインストール設定方法(Vistaのとき)

入手したファイル(Kinect-v14-withsource.zip)を解凍しておきます。

Kinectの電源を入れ(アダプタを接続し)、USBケーブルをPCに接続します。

すると、Plug-ingが動作し、下図のような画面が表示されるので、
  『ドライバソフトウェアを検索してインストールします(推奨)』
 をクリックします。
  Kinectドライバの入手、設定方法

『Xbox NUI Motorに付属のディスクを挿入してください』と表示されるので、
 『ディスクはありません。他の方法を試します』をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

『このデバイス用のドライバソフトウェアが見つかりませんでした』と表示されるので、
 『コンピュータを参照してドライバソフトウェアを検索します(上級)』をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

『コンピュータ上のドライバソフトウェアを参照します。』と表示されるので、
 『参照』ボタンをクリックし、先程解凍したフォルダ内の
  解凍フォルダ名)\Kinect-v14-withsource\Drivers
 を指定し、『次へ』ボタンをクリックします。

Kinectドライバの入手、設定方法

すると、Windowsセキュリティの画面が表示されますが、
 『このドライバソフトウェアをインストールします照します。』
 をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

しばらくすると、『このデバイス用のソフトウェアは正常にインストールされました。』
 と表示され、Xbox NUI Motorのドライバがインストールされます。

Kinectドライバの入手、設定方法

続いてXbox NUI Cameraドライバ、Xbox NUI Audioドライバが検出されるので④~⑧と同じ操作を行います。

これで、ドライバのインストールは完了です。
 解凍したフォルダ内のKinect-Demo.exeを実行し、動作を確認してみて下さい。

Kinectドライバのインストール設定方法(Windows7のとき)

入手したファイル(Kinect-v14-withsource.zip)を解凍しておきます。

Kinectの電源を入れ(アダプタを接続し)、USBケーブルをPCに接続します。

スタートメニュー⇒コントロールパネル⇒デバイスマネージャーを開くと
 他のデバイスの下に?Xbox NUI Motorと表示されているので、この?Xbox NUI Motor
 右クリック
してプロパティをクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

表示されたウィンドウのドライバータブを選択しドライバーの更新をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

すると、ドライバーソフトウェアの更新のウィンドウが表示されるので、
 『コンピュータを参照してドライバーソフトウェアを検索します。をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

『コンピュータ上のドライバソフトウェアを参照します。』と表示されるので、
 『参照』ボタンをクリックし、先程解凍したフォルダ内の
  解凍フォルダ名)\Kinect-v14-withsource\Drivers
 を指定し、『次へ』ボタンをクリックします。

Kinectドライバの入手、設定方法

すると、Windowsセキュリティの画面が表示されますが、
 『このドライバソフトウェアをインストールします照します。』
 をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

しばらくして、Xbox NUI Motorドライバのインストールが完了すると、デバイスマネージャーに
 ?Xbox NUI Camera、?Xbox NUI Audioと表示されているので、④~⑦と同様の操作を行います。
Kinectドライバの入手、設定方法

それぞれのドライバのインストールが完了すると、デバイスマネージャーの画面はこのようになります。
Kinectドライバの入手、設定方法


※KinectをPCで使用するのは、全ての環境で評価した訳ではないので、自己責任でお願いします。
 私はWindows 7 Professonal 64bit環境で動作しれくれました。


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Kinect購入

コントローラを持たずに身振り手振りでゲームを楽しめるというXbox360用のセンサ『Kinect』ですが、Kinect単体でもパソコンからカラー画像や三次元画像(距離画像)が取得できるという事でも話題のKinect!
三次元測定もかじった事のある私としては、たまらず購入してしまいました。

PCで使用する方法は別の記事(Kinectドライバの入手、設定方法)にまとめていますが、Windows 7  Professional 64bit環境でも動作してくれました。(サンプルは32bitで動作)

  

【箱の外観】

Kinect購入

Kinect購入

【箱の中身】
Kinect購入

Kinect購入

アドベンチャー!というソフトも同梱されていますが、これ、Xbox無いから使えない...

【Kinect本体】
Kinect購入

本体サイズは、だいたい283(幅)×72(奥行(台の奥行))×72(高さ)mm メジャーにて測定なのでいいかげん。

【Kinectの接続】
Kinect購入

ここが個人的には購入前に一番気になっていた部分。
本体からはケーブルが1本(約3m)出ていて、途中でUSBとアダプタに分岐されています。
で、このUSBをPCに差すとPCで使用できてしまうという、なんとも素晴らしいKinectセンサです。

ちなみに、USBとアダプタに分岐しているケーブルは、初期型Xboxとの接続用という扱いで、『Xbox + Kinectセンサー』のパッケージで購入すると、このケーブルが付属されていないそうなので、PCと接続したい場合は、Kinectセンサー単体で購入しないといけないらしい...

注意!
センサの部分は上下に首を振る機構になっていて、手でセンサを上下に動かすとカリカリ言いながらセンサの角度が変わりますが、これは本来、モーターで動く部分なので、注意して下さい。
って、何回かやってしまいました...


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Kinectサンプルプログラムの実行
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